Tratamiento de aguas residuales

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1 Tratamiento de aguas residuales Tratamientos biológicos y los gastos operativos ExpoAgua, , Lima

2 Agenda Empresa Comparación tratamientos biológicos Gastos operativo de PTARI Ahorro energía 3

3 DAS Environmental Expert 1991 fundado en Dresde/Alemania, mediana empresa en manos familiares 300 empleados trabajan en el mundo en soluciones de recoursos eficientes y sostenibles para el tratamiento de aguas residuales y tratamiento de gases 2012 fundadción de DAS Experto Ambiental con sede en Buenos Aires 2014 Develop-ppp (GIZ) con instalación de la primera planta piloto de tratamiento de aguas residuales industriales en Lima/Senati 4

4 Tipos de tecnologías Tratamiento del aguas residuales Planificación e ingeniería Instalación y puesta en marcha Mantenimiento y servicio Optimizaciones de PTARI 5

5 Tratamiento biológico Reducción de la materia orgánica por organismos vivos Anaerobios (sin oxígeno) Anammox Biodigestor EGSB Aerobios (con oxígeno): TFR Reactor de lecho percolador MBBR - (Moving Bed Biofilm Reactor) - Reactor biológico de lecho móvil - Crecimiento de la biomasa en soportes de plástico Lodo Activado (Fangos Activos) presencia de microorganismos en forma dispersa 6

6 Tratamiento biológico Anaeróbicos Reacción en ausencia de oxígeno C6H12O6 2 CO2 + 2 C2H5OH + Energía (2 ATP) Biodegradación incompleta / Escasa producción de energía 7

7 Tratamiento biológico Anaeróbicos Ventajas tratamiento anaeróbico Desventajas tratamiento anaeróbico Producción de gases combustibles Metano Poca generación de lodo No se requiere energía para oxigenar Tratamiento de aguas residuales altamenta contaminadas Biodegradación incompleta Suceptible a fallas durante la operación Temperatura estable ph estable Inhibición del proceso por NH3, H2S, metales pesados 8

8 Tratamiento biológico Aeróbicos Reacción en presencia de oxígeno C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energía (38 ATP) Biodegradación completa / alta generación de energía 9

9 Tratamiento biológico Aeróbicos Ventajas tratamiento aeróbico Desventajas tratamiento anaeróbico Degradación completa Proceso muy estable Buena tolerancia ante fluctuaciones en los parámetros del agua Diseño modular es posible Generación mayor de lodos Costes para la aireación 10

10 Tratamiento biológico Tecnologías Lodos activados Membrana Biopelícula Rotating Disc System Reactores de lecho fijo Reactor de lecho fluidizado SBR 11

11 Características tratamientos biológicos Lodo activado Biofilm Membranas Distribución homogénea de la biomasa Colectividades de bacteria que sedimentan de manera favorable durante el tratamiento de lodo Todas las bacterias están expuestos al mismo ambiente El oxígeno llega a través de burbujas al copo de lodo La biomasa es estructurada Las colectividades de bacteria se adhieren fácilmente Biocenosis muy complejo gracias a la edad del lodo El oxigeno llega únicamente a la capa exterior del biofilm. Medición de la eficiencia de remoción por la superficie generada y el volumen. Distribución homogénea de la biomasa Alta concentración de la materia seca Biocenosis muy complejo gracias a la edad del lodo El oxigeno llega únicamente a la capa exterior del biofilm. El oxígeno llega a través de burbujas al copo de lodo 12

12 Comparación - Ventajas Lodo activado Biofilm Membranas Se aprovecha el volumen completo del reactor Tratamiento adecuado para aguas residuales domésticas Tratamiento muy estable y poco sensible ante factores cambiantes Tratamiento adecuado para compuestos difícilmente degradables Alta estabilidad del proceso Sin retorno del lodo en exceso A menudo sin la necesidad de un posterior tratamiento de lodo Compacto, poco requerimiento de espacio Bajos costos operativos El agua tratada es casi libre de sólidos y gérmenes Tratamiento adecuado para compuestos difícilmente degradables Alta estabilidad del proceso Sin retorno del lodo en exceso Sin la necesidad de un posterior tratamiento de lodo Disociación del tiempo de permanencia hidráulico y de los sólidos 13

13 Comparación - Desventajas Lodo activado Biofilm Membranas Biomasa muy poco compleja por la falta de edad Rendimiento de la degradación depende de la concentración de la biomasa y las capacidades metabólicas de la biocenosis disponible Cuanto más sólidos se requiere más oxígeno. Por lo tanto aumenta el consumo energético Requerimiento de mucho volumen Sistema sensible ante condiciones cambiantes Un pre-tratamiento adecuado es muy importante. Un mal pre-tratamiento provoca obstrucciones Posibles flujos de corto circuito Limitación de su difusión en caso de biofilms demasiados gruesos Mayor costos de inversión y de operación Mucho mantenimiento Susceptible a obstrucción de la membrana 14

14 Proceso de biopelícula Reactores de lecho fijo - ejemplo percolador 15

15 Proceso de biopelícula Discos rotativos sumergido Trabajando con las superficies la rotación de discos o rodillos giratorios con amplia superficie de crecimiento para los microorganismos. 16

16 Proceso de biopelícula Lecho fluidizado Procesos de lecho fluidizado operan con un material de soporte flotante 17

17 Proceso de biopelícula Reactores de lecho fijo aireado El material de soporte en cuerpo de agua 18

18 Tratamiento biológico MBBR Moving Bed Bio Reactor Tecnología basada en el crecimiento de biomasa encima y en el interior de unos soportes plásticos con una alta superficie específica que se encuentran suspendidos y en constante movimiento dentro del reactor biológico. El oxígeno necesario para los microorganismos y el movimiento del material de soporte es suministrado mediante un sistema de parrillas que cubre todo el fondo de los reactores de lecho móvil. El exceso de lodo producido se desprende en forma constante de los soportes. Es un proceso continuo sin la necesidad de purgas temporarias. 19

19 MBBR - Ventajas Para cantidades altas de efluentes y grandes cargas orgánicas Más robusto frente a factores negativos Uso del volumen de reacción máximo Combinación con etapa de lodos activados posible No hace falta un retorno de lodo Reequipamento de las plantas de tratamiento de efluentes Dependiente del tipo de efluente se puede elegir una multitud de material de soporte 20

20 Tratamiento biológico Lodo activado La bacteria se encuentra libremente flotando en la pileta y se purga constantamente. Etapa de baja carga orgánica, en la cual se eliminan finalmente también los compuestos difícilmente degradables gracias a la particular biocenosis generada en tal pileta. La ventaja de está biocenosis es que está adaptada a una oferta de nutrientes distinta que en la etapa del MBBR. Los microorganismos de la primera etapa están acostumbrados a una oferta muy elevada de nutrientes y en la segunda etapa la biocenosis se acostumbrará a una oferta muy reducida de nutrientes. 21

21 Tratamiento biológico Combinación MBBR & lodos activado La combinación del método de microorganismos adheridos con el del lodo activado garantiza una muy alta estabilidad en el proceso ante cualquier tipo de variación de carga. La planta propuesta se puede adaptar fácilmente a posibles modificaciones en la fábrica. Una ampliación será absorbida por una sencilla agregación de más material de soporte a la pileta de alta carga orgánica y/o la modificación del régimen de circulación. 22

22 Tratamiento biológico MBBR Lodo Activado Clarificador / Sedimentador Posteriormente a las piletas con alta/baja carga orgánica, el agua pasa a un sedimentador donde el lodo sedimenta. Parte de este lodo es recirculado a la pileta de baja carga orgánica. El lodo en exceso se bombea con la ayuda de un barredor hacía un depósito de lodo 23

23 Tratamiento biológico Bioreactor TFR Bioreactor de Lecho Percolador Tanque de sedimentación Reserva de agua tratada Agua tratada Lodos Efluente 24

24 Tratamiento biológico Bioreactor TFR - Ventajas Totalmente automatizado Bajos costos de operación y mantenimiento Funcionamiento en automático o manual Modular Adaptación flexible a cambios demográficos Posibilidad de períodos sin funcionamiento Ampliable fácilmente en fechas posteriores Materiales plásticos de alta resistencia No hay riesgo de corrosión, larga vida Instalación posible tanto en el interior como en el exterior Formación de biopelícula altamente activa Adaptación completa de los microorganismos Estabilidad de proceso Operación segura con bajas cargas Bioreactor compacto Tamaño pequeño Plantas agrandables Inyección de aire sin columna de agua Hasta un 30% menos en consumo de energía Regeneración específica Menor generación de lodos biológicos en exceso Solución completa Configuración y ejecución rápida 25

25 Comparación Lecho fijo - TFR Parámetro Superficie teoretica m²/m³ Lecho fijo TFR 420 DBO5 carga orgánica kg/m³*d 0,6 0,5 13 Carga de superficie m/h 0,8 8 Exceso de lodo kg/kg 0,75 0,20 26

26 COD [mg/l] C DOC [mg/l] Examen del laboratorio Ejemplo industria láctea COD Muestreo Fácilmente biodegradable = ca. 70% del COD Zeit [h] Tiempo [hs] Poco biodegradable 27

27 COD [mg/l] C DOC B [mg/l] Examen del laboratorio Ejemplo industria láctea COD Velocidad Abbaugeschwindigkeit de la degradación nach después 2h bis 8h2 a 8 horas DOC = 95 [mg/lxh] DOC = 58 [mg/lxh] Zeit [h] Tiempo [hs] 28

28 BSB [mg/l] DBO 5 [mg/l] Examen del laboratorio Ejemplo industria láctea DBO 5 DBO 5 Degradación Fácilmente biodegrada ble Zeit [h] Tiempo [hs] 29

29 COD [mg/l] Examen del laboratorio Ejemplo industria química COD COD Degradación Tiempo [hs] 30

30 Eficiencia de la biodegradación Bioreactor TFR Industria Cantidad de efluente [m³/d] DQO entrada [mg/l] Eficencia DQO [kg/m³ por día] Lechería ,1 Lechería ,1 Lechería ,1 Bebidas ,63 Bebidas ,6 Papas ,1 Cosmetica ,0 Desulfuración de gases de combustión ,69 31

31 Eficiencia de la biodegradación Bioreactor TFR Industria Cantidad de efluente [m³/d] DQO entrada [mg/l] Eficencia DQO [kg/m³ por día] Lechería ,1 Lechería ,1 Lechería ,1 Bebidas ,63 Bebidas ,6 Papas ,1 Cosmetica ,0 Desulfuración de gases de combustión ,69 32

32 Eficiencia de la biodegradación Bioreactor TFR Industria Cantidad de efluente [m³/d] DQO entrada [mg/l] Eficencia DQO [kg/m³ por día] Lechería ,1 Lechería ,1 Lechería ,1 Bebidas ,63 Bebidas ,6 Papas ,1 Cosmetica ,0 Desulfuración de gases de combustión ,69 33

33 Eficiencia de la biodegradación Bioreactor TFR Industria Cantidad de efluente [m³/d] DQO entrada [mg/l] Eficencia DQO [kg/m³ por día] Lechería ,1 Lechería ,1 Lechería ,1 Bebidas ,63 Bebidas ,6 Papas ,1 Cosmetica ,0 Desulfuración de gases de combustión ,69 34

34 Gastos operativos de PTARI Lodo Personal Químicos Electricidad Laboratorio 35

35 Gastos en personal & lodo Lodo: Tipo de PTARI Materia seca Gastos de disposición final o uso como abono Personal: Grado de automatización Perfil del operador Competencias sociales 36

36 Gastos en químicos Nutrientes Neutralización Antiespumante Polímero Amonio Fosfato Urea Soda cáustica Ácido En base de Silicona Aluminio Hierro Calcio Anionico, cationico, nonionico 37

37 Gastos en luz kwh Sopladores Bombas Compresor Agitadores Consumo de energía De la red Energía regenerativ Uso de aire de presión 38

38 Gasto laboratorio Caracterización del aguas residuales Laboratorio: Estudio previo Analysis continuo Parámetros físicos Parámetros de químicos Valor de ph Turbiedad Colorante Conductividad Olor Temperatura Coeficiente de absorción DQO Demanda química de oxígeno COT Carbón orgánico total DBO Demanda biológica de oxígeno AOX - Compuestos orgánicos halogenados PAHs - Hidrocarburos poliaromáticos 39

39 Ahorra en energía En general en una fábrica Ilumuinación Aire de presión Bombas Sistemas de agua de refrigeración Calefacción Sistemas de ventilación 40

40 Ahorro en energía Reducción de los residuos sólidos orgánicos. La producción y el uso del gas metano. El ahorro y reuso de agua. El montaje de altamente eficiente sistemas/tecnologías. Modernización del sistems de aireación. Instalar instrumentor de medición y control para medir eficencia del programa y del personal y así controlar y realizar objectivos de sustentabilidad y ahorro del cliente. Ahorra en el uso de químicos (nutrientes, neutralización, antiespumante, polímero) Evitar cortes de luzes > garantizar proceso continuo sin interrumpir la biologia Optimizar procesos en la producción > evitar averías desequilibran la eficiencia del tratamiento del efluente 41

41 Ahorro en energía Intercambiador térmico Autolimpieza permanente, por lo que no haya pérdida de rendimiento causada por incrustaciones (biofilm) Apto para aguas resiudales con alta cantidad de sólidos Baja pérdida de presión Simple inspección, baja mantenimiento Alta turbulencia por cepillos giratorios, por lo tanto se genera una buena transferencia de calor 42

42 Muchas gracias! Ing. ind. Anke Reichardt Responsable Sudamérica DAS Experto Ambiental SRL Tel:

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